(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡大内視鏡のスコープ本体内に設けられる映像信号処理装置であって、
光学的変倍機構における倍率情報を取得する倍率情報取得手段と、
前記倍率情報に基づいて、光学的倍率を示すインジケータ画像を生成するインジケータ画像生成手段と、
撮像素子からの出力が前記インジケータ画像を表示する領域であって、内視鏡画像内に位置するインジケータ画像表示領域に対応するか否かを判定するインジケータ表示領域判定手段と、
前記出力が前記インジケータ画像表示領域に対応するとき、前記撮像素子からの画像信号に替えて前記インジケータ画像の画像信号を出力する出力切替え手段と
を備えることを特徴とする拡大内視鏡の映像信号処理装置。
【請求項２】
前記インジケータ表示領域判定手段が、前記撮像素子の水平駆動信号の数を計数する水平駆動信号カウンタの水平カウント値と、垂直駆動信号の数を計数する垂直駆動信号カウンタの垂直カウント値とがそれぞれ所定の範囲内にあるか否かに基づいて前記判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の拡大内視鏡の映像信号処理装置。
【請求項３】
前記インジケータ画像が、前記倍率に対応して変化する可変ゲージ領域を含み、前記可変ゲージ領域の長さが前記倍率に応じて変更されることを特徴とする請求項２に記載の拡大内視鏡の映像信号処理装置。
【請求項４】
前記インジケータ画像生成手段は、前記水平カウント値および前記垂直カウント値の値が前記可変ゲージ領域に対応するとき、それ以外のときと異なる画素信号を生成することを特徴とする請求項３に記載の拡大内視鏡の映像信号処理装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の映像信号処理装置を備えたことを特徴とする拡大内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学的変倍機構を備えた電子内視鏡における光学的倍率の表示機能に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子内視鏡に光学変倍機能を設け、観察倍率を可変とした拡大内視鏡において、変倍位置情報をモニタにメータ表示するものが知られている。メータ表示は、スコープ本体からプロセッサ装置へと送られる変倍位置情報に基づきプロセッサ装置に設けられたキャラクタジェネレータにより生成され、映像信号の後段処理において映像信号に重畳されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３９３６５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１のような構成では、変倍操作が行われる度に、変倍位置情報をスコープ本体のＣＰＵとプロセッサ装置のＣＰＵ間で送信し、この情報に基づいてプロセッサ装置側のＣＰＵにおいて、メータ表示の変更、映像信号への重畳を行う必要がある。このためＣＰＵへの負担が大きく、通信遅延などによりメータの表示は変倍操作に遅れることがある。またこれによりメータの表示がスムーズに行えない場合がある。
【０００５】
本発明は、拡大内視鏡において簡略な構成で遅延なく設定された倍率の表示を行うことを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の拡大内視鏡の映像信号処理装置は、拡大内視鏡のスコープ本体内に設けられる映像信号処理装置であって、光学的変倍機構における倍率情報を取得する倍率情報取得手段と、倍率を示すインジケータ画像を生成するインジケータ画像生成手段と、撮像素子からの出力がインジケータ画像を表示する領域に対応するか否かを判定するインジケータ表示領域判定手段と、撮像素子からの出力がインジケータ画像表示領域に対応するとき、撮像素子からの画像信号に替えてインジケータ画像の画像信号を出力する出力切替え手段とを備えたことを特徴としている。
【０００７】
インジケータ表示領域判定手段は、例えば撮像素子の水平駆動信号の数を計数する水平駆動信号カウンタの水平カウント値と、垂直駆動信号の数を計数する垂直駆動信号カウンタの垂直カウント値とがそれぞれ所定の範囲内にあるか否かに基づいて上記判定を行うことが好ましい。
【０００８】
インジケータ画像は、倍率に対応して変化する可変ゲージ領域を含むことが好ましく、可変ゲージ領域の長さが倍率に応じて変更される。インジケータ画像生成手段は、水平カウント値および垂直カウント値の値が可変ゲージ領域に対応するとき、それ以外のときと異なる画素信号を生成する。
【０００９】
本発明の拡大内視鏡装置は、上記何れかの映像信号処理装置を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、拡大内視鏡において簡略な構成で遅延なく設定された倍率の表示を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態である拡大内視鏡装置の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】内視鏡画像に埋め込まれる光学的倍率を表示するためのインジケータ画像の配置を示す図である。
【図３】２つの異なる倍率に対するインジケータ画像の表示の違いを示す図である。
【図４】インジケータ画像の内視鏡画像への埋め込み処理のフローチャートである。
【図５】水平カウント値、垂直カウント値と各フィールドにおけるインジケータ画像の位置との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態である拡大電子内視鏡システムの構成を示すブロック図である。
【００１３】
電子内視鏡装置１０は、一般にスコープ本体（電子内視鏡）１１と、スコープ本体が着脱自在に取り付けられるプロセッサ装置１２と、内視鏡画像を表示するモニタ装置１３を備える。スコープ本体１１は、可撓管からなる挿入部１４と、ユーザにより把持・操作される操作部１５とを備える。操作部１５はユニバーサルコード（図示せず）を介してプロセッサ装置１２に連結され、スコープ本体１１とプロセッサ装置１２は、ユニバーサルコードを介して電気的、光学的に接続される。
【００１４】
スコープ本体１１内にはライトガイド１６が配設され、プロセッサ装置１２内に設けられた光源装置１７から光が供給される。光はライトガイド１６を通して挿入部１４の先端へと伝送され照明光として照射される。挿入部１４の先端には、ＣＣＤなどの撮像素子１８が設けられ、レンズ１９を介した撮像が行われる。撮像素子１８の駆動は例えば操作部１５に設けられたＣＣＤ駆動回路２０からの駆動信号に基づいて制御される。また、撮像素子１８から読み出された画像信号は例えば操作部１５に設けられたアナログフロントエンド（ＡＦＥ）２１においてＡ／Ｄ変換され、操作部１５のＦＰＧＡ２２へ入力される。
【００１５】
レンズ１９は、カム機構（レンズ位置調整機構）２３により駆動される光学的変倍機構を備え、カム機構２３は、操作部１５に設けられたモータ２４により駆動される。またモータ２４はモータ駆動回路２５によって制御される。
【００１６】
本実施形態において、ＦＰＧＡ２２は、ＣＣＤ駆動タイミングジェネレータ（ＴＧ）２６、インジケータジェネレータ２７、モータ駆動タイミングジェネレータ（ＴＧ）２８、セレクタ２９、インジケータ位置判定部３０、およびカウンタ３１の機能を備える。なお、本実施形態において、これらの構成は、ＦＰＧＡ２２に与えられた機能を模式的に表したもので、各構成に対応する具体的な回路が存在するわけではない。しかし、各々の機能を独立した回路で構成することも可能である。
【００１７】
ＣＣＤ駆動回路２０は、ＣＣＤ駆動タイミングジェネレータ２３からのクロック信号に基づいて駆動され、モータ駆動回路２５はモータ駆動タイミングジェネレータ２８からのクロック信号に基づいて駆動される。モータ駆動回路２５からは、モータ２４の回転位置(倍率情報)を示す信号がＦＰＧＡ２２のインジケータジェネレータ２７へ出力され、イメージインジケータジェネレータ２７では、後述するように、モータ２４の回転位置信号とカウンタ３１からのカウント値に基づいて、レンズ１９の光学的倍率を示すインジケータ画像の画像信号(画像データ)が生成される。
【００１８】
なお、カウンタ３１は、水平駆動信号を計数する水平駆動信号カウンタ（図示せず）と垂直駆動信号を計数する垂直駆動信号カウンタ（図示せず）を備え、両カウント値により現在出力されている画像信号の画面上の位置が特定される。
【００１９】
セレクタ２９は、アナログフロントエンド２１から入力される画像信号とインジケータジェネレータ２７で生成される画像信号との間で、プロセッサ装置１２へ出力される画像信号の切替えを行い、この切替えにより、インジケータ画像の内視鏡画像への埋め込みを行う。
【００２０】
セレクタ２９の切替えは後述するように、カウンタ３１からの水平／垂直駆動信号のカウント値を参照するインジケータ位置判定部３０の判定に基づいて行い、１画面（１フィールドまたは１フレーム）の画像信号の出力において、インジケータ表示領域内の画像信号を出力する際には、生成されたインジケータ画像の画像信号に置き換える。セレクタ２９の切替えに基づきＦＰＧＡ２２から出力される画像信号は、プロセッサ装置１２に設けられたＦＰＧＡ３２へと出力され、適宜信号処理が施された後モニタ１３へと出力される。
【００２１】
なお、スコープ本体１１の操作部１５には、レンズ１９による光学的倍率を変更するための操作部材（ボタンやレバーなど）３３が設けられ、操作信号は操作部１５のＣＰＵ３４へ入力される。ＣＰＵ３４は、操作部材３３からの信号に基づいてＦＰＧＡ２２へ制御信号を伝達し、モータ駆動回路２５は、この信号に基づいてモータ２４の回転を制御する。すなわち、使用者の操作に基づきレンズ１９の位置がワイド／テレ端間で調整され、画像の倍率が変更される。
【００２２】
図２は、インジケータが埋め込まれた本実施形態の内視鏡画像の一例を示す模式図である。本実施形態においてインジケータ表示は、内視鏡画像内の所定の位置（例えば右下）に表示される。インジケータ表示領域Ａ１は例えば、各辺が水平、垂直ラインに沿った矩形の領域であり、例えば撮像素子１８の有効画素領域に対応する内視鏡画像ＥＩ内に設けられたマスク領域に埋め込まれる。
【００２３】
インジケータ表示領域Ａ１内には、レンズ１９の位置に対応するモータ２４の回転位置（倍率情報）に対応して長さが変わる棒状のインジケータ（可変ゲージ領域）Ａ２が表示される。可変ゲージ領域Ａ２は、背景となるインジケータ表示領域Ａ１とは異なる色、あるいは明るさとされる。図２では、左端が広角のワイド端（Ｗ）に対応し、右端が望遠のテレ端（Ｔ）に対応する。可変ゲージ領域Ａ２の長さは、例えばワイド端（Ｗ）を基点としインジケータ表示領域Ａ１の長手方向に沿って伸張する。
【００２４】
また、図２には、インジケータ表示領域Ａ１および可変ゲージ領域Ａ２の配置が模式的に拡大して示され、水平ラインおよび水平画素との関係が例示的に示される。すなわち、拡大図の下辺に沿って付される数値は、後述する水平駆動信号のカウント値（水平カウント値）Ｃｈの一例であり、左辺に沿って付される数値は、後述する垂直駆動信号のカウント値（垂直カウント値）Ｃｖの一例である。
【００２５】
また、図３（ａ）、（ｂ）は、２つの異なる光学的倍率におけるインジケータ画像の表示例である。図３（ａ）は、よりワイド（Ｗ）側に近い倍率のときの表示例であり、図３（ｂ）は、よりテレ（Ｔ）側に近い倍率のときの表示例である。
【００２６】
次に図１、図４、５を参照して、スコープ本体１１内のＦＰＧＡ２２で行われる本実施形態のインジケータ画像埋め込み処理について説明する。
【００２７】
図４は、インジケータ画像埋め込み処理のフローチャートであり、図５は、カウンタ３１における水平駆動信号カウンタおよび垂直駆動信号カウンタのカウント値Ｃｈ、Ｃｖと、偶奇フィールドの画面とインジケータ画像の関係を示す図である。なお、図４の上側は奇数フィールド、下側は偶数フィールドに対応する。
【００２８】
本処理は、例えば撮像素子１８による内視鏡画像の撮影開始と同時に開始される。まずステップＳ１００では初期設定が行われる。すなわち、水平カウント値Ｃｈ、垂直カウント値Ｃｖがリセットされるとともに、インジケータ表示領域Ａ１の左右（水平方向）の境界を画定するカウント値（画素番号）ｂａｃｋ＿ｈ＿ｍｉｎ、ｂａｃｋ＿ｈ＿ｍａｘ、および上下（垂直方向）の境界を画定するカウント値（ライン番号）ｂａｃｋ＿ｖ＿ｍｉｎ、ｂａｃｋ＿ｖ＿ｍａｘの初期設定が行われる。また、可変ゲージ領域Ａ２の左側境界を画定するカウント値（画素番号）ｉｎｄ＿ｈ＿ｍｉｎおよび上下（垂直方向）の境界を画定するカウント値（ライン番号）ｉｎｄ＿ｖ＿ｍｉｎ、ｉｎｄ＿ｖ＿ｍａｘの初期設定が行われる。
【００２９】
ステップＳ１０２では、モータ駆動回路２５からのモータ２４の回転位置、すなわち光学的倍率（レンズ位置）に関する情報が取得され、可変ゲージ領域Ａ２の右側境界を画定するカウント値ｉｎｄ＿ｈ＿ｍａｘが取得情報に対応した値に設定され、垂直、水平駆動信号の出力に合せカウンタ３１の水平カウント値Ｃｈ、垂直カウント値Ｃｖが更新される。
【００３０】
ステップＳ１０４では、インジケータ位置判定部３０において、出力される画素データがインジケータ表示領域Ａ１内の画素に対応するか否かが判定される。すなわち、水平カウント値Ｃｈ、垂直カウント値Ｃｖが、ｂａｃｋ＿ｈ＿ｍｉｎ≦Ｃｈ≦ｂａｃｋ＿ｈ＿ｍａｘかつｂａｃｋ＿ｖ＿ｍｉｎ≦Ｃｖ≦ｂａｃｋ＿ｖ＿ｍａｘの条件を満たすか否かが判定される。
【００３１】
画素が領域Ａ１内の画素であると判定されるとき、セレクタ２９はステップＳ１０６において、インジケータ画像信号の出力を選択し、ステップＳ１０８において、画素が領域Ａ２内の画素であるか否かが判定される。すなわち、水平カウント値Ｃｈ、垂直カウントＣｖが、ｉｎｄ＿ｈ＿ｍｉｎ≦Ｃｈ≦ｉｎｄ＿ｈ＿ｍａｘかつｉｎｄ＿ｖ＿ｍｉｎ≦Ｃｖ≦ｉｎｄ＿ｖ＿ｍａｘの条件を満たすか否かが判定される。なお、ここで上記各変数は、ｂａｃｋ＿ｈ＿ｍｉｎ＜ｉｎｄ＿ｈ＿ｍｉｎ、ｉｎｄ＿ｈ＿ｍａｘ＜ｂａｃｋ＿ｈ＿ｍａｘ、ｂａｃｋ＿ｖ＿ｍｉｎ＜ｉｎｄ＿ｖ＿ｍｉｎ、ｉｎｄ＿ｖ＿ｍａｘ＜ｂａｃｋ＿ｖ＿ｍａｘの条件の下で設定される。
【００３２】
画素が領域Ａ２内の画素であると判定されると、インジケータジェネレータ２７は、ステップＳ１１０において可変ゲージの色に対応する画素値を生成してセレクタ２９へ出力する。一方、ステップＳ１０８において画素が領域Ａ２内の画素でないと判定されると、インジケータジェネレータ２７はステップＳ１１２においてバックグラウンドの色に対応する画素値を生成し、セレクタ２９に出力する。なお、ステップＳ１１０またはステップＳ１１２の処理が終了すると、処理はステップＳ１０２へと戻り同様の処理が繰り返される。
【００３３】
また、ステップＳ１０４において画素が領域Ａ１内の画素でないと判定されると、ステップＳ１１４において、セレクタ２９の選択が撮像素子１８からの画像信号の出力とされ、処理はステップＳ１０２へと戻る。なお、本処理の繰り返しにおいて、水平カウント値Ｃｈは１水平ライン毎にリセットされ、垂直カウント値Ｃｖは１フィールド毎にリセットされる。
【００３４】
以上のように、本実施形態によれば、スコープ本体側において内視鏡画像のＲＡＷデータに現在の光学的倍率を示すインジケータ画像が埋め込まれるので、レンズ位置などの情報をプロセッサ装置へと送信する必要がなく、また後段処理において内視鏡画像にインジケータ画像を重畳する必要もないので、変倍操作に即応したインジケータ表示が可能となる。
【００３５】
また、インジケータ画像の埋め込みがスコープ側で完結しているので、プロセッサ装置に依存することがなく、拡大内視鏡のスコープに本構成を採用するだけで倍率の表示が可能となる。
【００３６】
なお、本実施形態ではＣＣＤを例に説明を行ったが、撮像素子にＣＭＯＳを用いた場合にも適用可能である。また、本実施形態ではインジケータとしてバーグラフ状の表示が用いられたが、表示方法は本実施形態に限定されるものではない。例えばワイド端とテレ端の間を指標となる印がスライドする表示であってもよいし、矩形でなく倍率が上がるに従って可変ゲージ部が拡大する表示であってもよい。
【００３７】
本実施形態では、水平カウント値に加え垂直カウント値も用いて領域の判定を行ったが、１画面（１フィールドあるいは１フレーム）を通して水平駆動信号を計数するカウンタを用い、水平カウント値のみから領域の決定を行うこともできる。
【符号の説明】
【００３８】
１０  電子内視鏡装置
１１  スコープ本体（電子内視鏡）
１２  プロセッサ装置
１３  モニタ装置
１４  挿入部
１５  操作部
１８  撮像素子（ＣＣＤ）
１９  レンズ
２０  ＣＣＤ駆動回路
２２  ＦＰＧＡ
２３  カム（レンズ位置調整機構）
２５  モータ駆動回路
２６  ＣＣＤ駆動タイミングジェネレータ
２７  インジケータジェネレータ
２８  モータ駆動タイミングジェネレータ
２９  セレクタ
３０  インジケータ位置判定部
３１  カウンタ
３３  変倍用のボタン／レバー
【図１】
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【図４】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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